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玩一玩编程式 AOP

作者:江南一点雨
  • 2023-07-21
    广东
  • 本文字数:6988 字

    阅读完需:约 23 分钟

玩一玩编程式 AOP

@[toc]平时我们项目中涉及到 AOP,基本上就是声明式配置一下就行了,无论是基于 XML 的配置还是基于 Java 代码的配置,都是简单配置即可使用。声明式配置有一个好处就是对源代码的侵入小甚至是零侵入。不过今天松哥要和小伙伴们聊一聊编程式的 AOP,为什么要聊这个话题呢?因为在 Spring 源码中,底层就是通过这种方式创建代理对象的,所以如果自己会通过编程式的方式进行 AOP 开发,那么在看 Spring 中相关源码的时候,就会很好理解了。


如果小伙伴们对 AOP 的基本用法还不熟悉,可以在公众号【江南一点雨】后台回复 ssm,有松哥录制的免费入门视频。

1. 基本用法

1.1 基于 JDK 的 AOP

我们先来看基于 JDK 动态代理的 AOP。


假设我有如下一个计算器接口:


public interface ICalculator {    void add(int a, int b);
int minus(int a, int b);}
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然后给这个接口提供一个实现类:


public class CalculatorImpl implements ICalculator {    @Override    public void add(int a, int b) {        System.out.println(a + "+" + b + "=" + (a + b));    }
@Override public int minus(int a, int b) { return a - b; }}
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现在假设我要生成一个代理对象,利用编程式的方式,代码如下:


ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();proxyFactory.setTarget(new CalculatorImpl());proxyFactory.addInterface(ICalculator.class);proxyFactory.addAdvice(new MethodInterceptor() {    @Override    public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable {        Method method = invocation.getMethod();        String name = method.getName();        System.out.println(name+" 方法开始执行了。。。");        Object proceed = invocation.proceed();        System.out.println(name+" 方法执行结束了。。。");        return proceed;    }});ICalculator calculator = (ICalculator) proxyFactory.getProxy();calculator.add(3, 4);
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这里几个方法应该都好理解:


  1. setTarget 方法是设置真正的代理对象。这个在我们之前的 @Lazy 注解为啥就能破解死循环?一文中大家已经接触过了。

  2. addInterface,基于 JDK 的动态代理是需要有接口的,这个方法就是设置代理对象的接口。

  3. addAdvice 方法就是添加增强/通知。

  4. 最后通过 getProxy 方法获取到一个代理对象然后去执行。


最终打印结果如下:


1.2 基于 CGLIB 的 AOP

如果被代理的对象没有接口,那么可以通过基于 CGLIB 的动态代理来生成代理对象。


假设我有如下类:


public class UserService {
public void hello() { System.out.println("hello javaboy"); }}
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要给这个类生成代理对象,如下:


ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();proxyFactory.setTarget(new UserService());proxyFactory.addAdvice(new MethodInterceptor() {    @Override    public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable {        String name = invocation.getMethod().getName();        System.out.println(name+" 方法开始执行了。。。");        Object proceed = invocation.proceed();        System.out.println(name+" 方法执行结束了。。。");        return proceed;    }});UserService us = (UserService) proxyFactory.getProxy();us.hello();
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其实道理很简单,没有接口就不设置接口就行了。

1.3 源码分析

在上面生成代理对象的 getProxy 方法中,最终会执行到 createAopProxy 方法,在该方法中会根据是否有接口来决定是使用 JDK 动态代理还是 CGLIB 动态代理:


@Overridepublic AopProxy createAopProxy(AdvisedSupport config) throws AopConfigException {  if (config.isOptimize() || config.isProxyTargetClass() || hasNoUserSuppliedProxyInterfaces(config)) {    Class<?> targetClass = config.getTargetClass();    if (targetClass.isInterface() || Proxy.isProxyClass(targetClass) || ClassUtils.isLambdaClass(targetClass)) {      return new JdkDynamicAopProxy(config);    }    return new ObjenesisCglibAopProxy(config);  }  else {    return new JdkDynamicAopProxy(config);  }}
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从这段源码中可以看到,有接口就是 JDK 动态代理,没有接口则是 CGLIB 动态代理。不过在最上面有一个 if 判断,这个判断中有三个条件,分别来和小伙伴们说一下:


config.isOptimize()


这个方法是判断是否需要优化。因为传统上大家都认为 CGLIB 动态代理性能高于 JDK 动态代理,不过这些年 JDK 版本更新也是非常快,现在两者性能差异已经不大了。如果这个属性设置为 true,那么系统就会去判断是否有接口,有接口就 JDK 动态代理,否则就 CGLIB 动态代理。


如果需要设置该属性,可以通过如下代码设置:


proxyFactory.setOptimize(true);
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config.isProxyTargetClass()


这个属性作用也是类似,我们平时在使用 AOP 的时候,有时候也会设置这个属性,这个属性如果设置为 true,则会进入到 if 分支中,但是 if 分支中的 if 则不宜满足,所以一般情况下,如果这个属性设置为 true,就意味着无论是否有接口,都使用 CGLIB 动态代理。如果这个属性为 false,则有接口就使用 JDK 动态代理,没有接口就使用 CGLIB 动态代理。


hasNoUserSuppliedProxyInterfaces(config)


这个方法主要做两方面的判断:


  1. 当前代理对象如果没有接口,则直接返回 true。

  2. 当前代理对象有接口,但是接口是 SpringProxy,则返回 true。


返回 true 基本上就意味着要使用 CGLIB 动态代理了,返回 false 则意味着使用 JDK 动态代理。


如果是基于 JDK 的动态代理,那么最终调用的就是 JdkDynamicAopProxy#getProxy() 方法,如下:


@Overridepublic Object getProxy() {  return getProxy(ClassUtils.getDefaultClassLoader());}@Overridepublic Object getProxy(@Nullable ClassLoader classLoader) {  if (logger.isTraceEnabled()) {    logger.trace("Creating JDK dynamic proxy: " + this.advised.getTargetSource());  }  return Proxy.newProxyInstance(classLoader, this.proxiedInterfaces, this);}
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Proxy.newProxyInstance 这就是 JDK 里边的动态代理了,这很好懂。


如果是基于 CGLIB 的动态代理,那么最终调用的就是 CglibAopProxy#getProxy() 方法,如下:


@Overridepublic Object getProxy() {  return buildProxy(null, false);}private Object buildProxy(@Nullable ClassLoader classLoader, boolean classOnly) {  try {    Class<?> rootClass = this.advised.getTargetClass();    Assert.state(rootClass != null, "Target class must be available for creating a CGLIB proxy");    Class<?> proxySuperClass = rootClass;    if (rootClass.getName().contains(ClassUtils.CGLIB_CLASS_SEPARATOR)) {      proxySuperClass = rootClass.getSuperclass();      Class<?>[] additionalInterfaces = rootClass.getInterfaces();      for (Class<?> additionalInterface : additionalInterfaces) {        this.advised.addInterface(additionalInterface);      }    }    // Validate the class, writing log messages as necessary.    validateClassIfNecessary(proxySuperClass, classLoader);    // Configure CGLIB Enhancer...    Enhancer enhancer = createEnhancer();    if (classLoader != null) {      enhancer.setClassLoader(classLoader);      if (classLoader instanceof SmartClassLoader smartClassLoader &&          smartClassLoader.isClassReloadable(proxySuperClass)) {        enhancer.setUseCache(false);      }    }    enhancer.setSuperclass(proxySuperClass);    enhancer.setInterfaces(AopProxyUtils.completeProxiedInterfaces(this.advised));    enhancer.setNamingPolicy(SpringNamingPolicy.INSTANCE);    enhancer.setAttemptLoad(true);    enhancer.setStrategy(new ClassLoaderAwareGeneratorStrategy(classLoader));    Callback[] callbacks = getCallbacks(rootClass);    Class<?>[] types = new Class<?>[callbacks.length];    for (int x = 0; x < types.length; x++) {      types[x] = callbacks[x].getClass();    }    // fixedInterceptorMap only populated at this point, after getCallbacks call above    enhancer.setCallbackFilter(new ProxyCallbackFilter(        this.advised.getConfigurationOnlyCopy(), this.fixedInterceptorMap, this.fixedInterceptorOffset));    enhancer.setCallbackTypes(types);    // Generate the proxy class and create a proxy instance.    return (classOnly ? createProxyClass(enhancer) : createProxyClassAndInstance(enhancer, callbacks));  }  catch (CodeGenerationException | IllegalArgumentException ex) {    throw new AopConfigException("Could not generate CGLIB subclass of " + this.advised.getTargetClass() +        ": Common causes of this problem include using a final class or a non-visible class",        ex);  }  catch (Throwable ex) {    // TargetSource.getTarget() failed    throw new AopConfigException("Unexpected AOP exception", ex);  }}
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关于直接使用 JDK 创建动态代理对象和直接使用 CGLIB 创建动态代理对象的代码我就不做过多介绍了,这些都是基本用法,松哥在之前录制的免费的 SSM 入门教程中都和小伙伴们讲过了,这里就不啰嗦了。

2. Advisor

2.1 Advisor

Advisor = Pointcut+Advice。


前面的案例我们只是设置了 Advice,没有设置 Pointcut,这样最终拦截下来的是所有方法。


如果有需要,我们可以直接设置一个 Advisor,这样就可以指定需要拦截哪些方法了。


我们先来看一下 Advisor 的定义:


public interface Advisor {  Advice EMPTY_ADVICE = new Advice() {};  Advice getAdvice();  boolean isPerInstance();}
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可以看到,这里主要的就是 getAdvice 方法,这个方法用来获取一个通知/增强。另外一个 isPerInstance 目前并没有使用,默认返回 true 即可。在具体实践中,我们更关注它的一个子类:


public interface PointcutAdvisor extends Advisor {
Pointcut getPointcut();
}
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这个子类多了一个 getPointcut 方法,PointcutAdvisor 这个接口很好的诠释了 Advisor 的作用:Pointcut+Advice。

2.2 Pointcut

Pointcut 又有众多的实现类:



挑两个有意思的说一下,其他的其实也都差不多。

2.2.1 Pointcut

首先我们先来看下这个接口:


public interface Pointcut {  ClassFilter getClassFilter();  MethodMatcher getMethodMatcher();  Pointcut TRUE = TruePointcut.INSTANCE;}
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接口里边有两个方法,看名字大概也能猜出来意思:


  1. getClassFilter:这个是类的过滤器,通过这个可以刷选出来要拦截的类。

  2. MethodMatcher:这个是方法过滤器,通过这个可以刷选出来需要拦截的方法。


至于 ClassFilter 本身其实就很好懂了:


@FunctionalInterfacepublic interface ClassFilter {  boolean matches(Class<?> clazz);  ClassFilter TRUE = TrueClassFilter.INSTANCE;}
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就一个 matches 方法,传入一个 Class 对象,然后执行比较即可,返回 true 就表示要拦截,返回 false 则表示不拦截。


MethodMatcher 也类似,如下:


public interface MethodMatcher {  boolean matches(Method method, Class<?> targetClass);  boolean isRuntime();  boolean matches(Method method, Class<?> targetClass, Object... args);  MethodMatcher TRUE = TrueMethodMatcher.INSTANCE;}
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这里三个方法,两个是做匹配的 matches 方法,当 isRuntime 方法返回 true 的时候,才会执行第二个带 args 参数的 matches 方法。


举个简单的使用案例,假设我现在要拦截所有方法,那么我可以按照如下方式定义:


public class AllClassAndMethodPointcut implements Pointcut {    @Override    public ClassFilter getClassFilter() {        return ClassFilter.TRUE;    }
@Override public MethodMatcher getMethodMatcher() { return MethodMatcher.TRUE; }}
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这是自带的两个常量,表示拦截所有类和所有方法。


再假如,我要拦截 CalculatorImpl 类的 add 方法,那么我可以按照如下方式来定义:


public class ICalculatorAddPointcut implements Pointcut {    @Override    public ClassFilter getClassFilter() {        return new ClassFilter() {            @Override            public boolean matches(Class<?> clazz) {                return clazz.getName().equals("org.javaboy.bean.aop.CalculatorImpl");            }        };    }
@Override public MethodMatcher getMethodMatcher() { NameMatchMethodPointcut matcher = new NameMatchMethodPointcut(); matcher.addMethodName("add"); return matcher; }}
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2.2.2 AspectJExpressionPointcut

我们平时写 AOP,比较常用的是通过表达式来定义切面,那么这里就可以使用 AspectJExpressionPointcut,这是一个类,所以可以不用继承新类,直接使用创建使用即可,如下:


AspectJExpressionPointcut pointcut = new AspectJExpressionPointcut();pointcut.setExpression("execution(* org.javaboy.bean.aop.ICalculator.add(..))");
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如上切点就表示拦截 ICalculator 类中的 add 方法。

2.3 Advice

这个好说,就是增强/通知,在本文第 1.1、1.2 小节中均已演示过,不再赘述。

2.4 Advisor 实践

接下来松哥通过一个案例来和小伙伴们演示一下如何添加一个 Advisor:


ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();proxyFactory.setTarget(new CalculatorImpl());proxyFactory.addInterface(ICalculator.class);proxyFactory.addAdvisor(new PointcutAdvisor() {    @Override    public Pointcut getPointcut() {        AspectJExpressionPointcut pointcut = new AspectJExpressionPointcut();        pointcut.setExpression("execution(* org.javaboy.bean.aop.ICalculator.add(..))");        return pointcut;    }    @Override    public Advice getAdvice() {        return new MethodInterceptor() {            @Override            public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable {                Method method = invocation.getMethod();                String name = method.getName();                System.out.println(name + " 方法开始执行了。。。");                Object proceed = invocation.proceed();                System.out.println(name + " 方法执行结束了。。。");                return proceed;            }        };    }    @Override    public boolean isPerInstance() {        return true;    }});ICalculator calculator = (ICalculator) proxyFactory.getProxy();calculator.add(3, 4);calculator.minus(3, 4);
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在 getPointcut 方法中,可以返回 3.2 小节中不同的切点,都是 OK 没有问题的。getAdvice 就是前面定义的通知。


其实在本文的 1.1、1.2 小节中,我们直接添加了 Advice 而没有配置 Advisor,我们自己添加的 Advice 在内部也是被自动转为了一个 Advisor,相关源码如下:


@Overridepublic void addAdvice(Advice advice) throws AopConfigException {  int pos = this.advisors.size();  addAdvice(pos, advice);}/** * Cannot add introductions this way unless the advice implements IntroductionInfo. */@Overridepublic void addAdvice(int pos, Advice advice) throws AopConfigException {  if (advice instanceof IntroductionInfo introductionInfo) {    addAdvisor(pos, new DefaultIntroductionAdvisor(advice, introductionInfo));  }  else if (advice instanceof DynamicIntroductionAdvice) {    // We need an IntroductionAdvisor for this kind of introduction.    throw new AopConfigException("DynamicIntroductionAdvice may only be added as part of IntroductionAdvisor");  }  else {    addAdvisor(pos, new DefaultPointcutAdvisor(advice));  }}
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小伙伴们看到,我们传入的 Advice 对象最终被转为一个 DefaultPointcutAdvisor 对象,然后调用了 addAdvisor 方法进行添加操作。


public DefaultPointcutAdvisor(Advice advice) {  this(Pointcut.TRUE, advice);}
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可以看到,在 DefaultPointcutAdvisor 初始化的时候,设置了 Pointcut.TRUE,也就是所有类的所有方法都会被拦截。也就是 Advice 最终都会被转为 Advisor。

3. 小结

好啦,这个就是编程式 AOP 的一个简单用法,这篇文章主要是希望小伙伴们对编程式 AOP 有一个简单的了解,这样在后续的 AOP 源码分析中才会更加轻松一些~

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技术宅 2019-04-09 加入

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